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波长、频率、传输距离、传输速率之间的关系

2019/8/19 11:30:45
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一、波长越长穿透能力越强?波长越短贯穿能力越强?


 是的,要区分穿透和贯穿这两个概念。


波长越长,绕射的能力越强,例如无限电波可以绕过高楼大厦传播、红灯的灯光比绿光和黄光更能穿透雾霭传播到远处以提醒司机;


波长越短,波的能量越大,贯穿能力越强,例如X光可贯穿皮肤、骨骼,紫外线能杀死细菌、强的紫外线能引起皮肤癌、穿越电离层等。


根据:波速=波长*频率(频率和波长成反比例关系),则f=230MHz,  波长越长,绕射能力越强,穿透能力越强,信号损失衰减越小,传输距离越远,实现信号广覆盖。


f=1800MHz,波长越短,直射能力越强,贯穿能力越强,信号损失衰减越大,传输距离越短,杀伤力越强,实现信号局域覆盖。


注意:(波粒二象性:波长越短,能量越大,穿透能力越强)


二、基础知识:


1.波的频率和波长满足关系式:波速=波长×频率,所以频率不同的电磁波在真空中具有不同的波长。


2.电磁波在空间是向各个方向传播的,所有这些电磁波仅在波长(或频率)上有所差别,而在本质上完全相同,且波长不同的电磁波在真空中的传播速度都是电磁波的传播速度,即等于光速,是3x10e8米/秒。在空气中和在真空中近似。


3.不同频率(或不同波长)的电磁波的传播速度都相同,电磁波的频率愈高,相应的波长就越短。所以频率较大的电磁波,波长较短。无线电波的波长最长(频率最低),而射线的波长最短(频率最高)。


4.无线电频谱:通常无线电波所指的是从极低频10KHz到极超高频的顶点30GHz(Giga Hertz),因为超出这个范围以外的无线电频谱,其特性便有很大不同了,例如光线、X射线等,而在上述10KHz到30GHz,通常划分成七个区域,参看下表,其中高频3~30MHz就是我们通常所说的短波。


无线电频谱的划分:

极低频 VLF Very Low Frequency频率范围 10KHz - 30KHz

低  频 LF(俗称长波LW)Low Frequency 频率范围 30KHz - 300KHz

中  频 MF (俗称中波MW)Medium Frequency 频率范围 30KHz - 3000KHz

高  频 HF (俗称短波SW)High Frequency 频率范围 3MHz - 30MHz

极高频 VHF(俗称超短波,而频率在88-108MHZ范围的民用广播则俗称为调频电台FM)Very High Frequency 频率范围 30MHz - 300MHz

超高频 UHF Ultra High Frequency 频率范围 300MHz - 3000MHz

极超高频 SHF Super High Frequency 频率范围 3000MHz - 30000MHz


5. 关于穿透性,波长越长,频率越低,穿透性越好(衍射,入和出不是同一个微波粒子)。


7.频率越高,波长越短,能量越大,穿刺能力越强(同物体内部穿过,入和出是同一个微波粒子,如X射线Y射线)。且频率高带宽大,传输速率高,传播距离近(衍射能力弱,能量在穿刺工程中消耗)。


备注:

      由于微波频率很高,所以在不大的相对带宽下,其可用的频带很宽(时域中时间相对越短,频域中相对越宽),可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大,所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外都是工作在微波波段。另外,微波信号还可以提供相位信息,极化信息,多普勒频率信息。这在目标检测,遥感目标特征分析等应用中十分重要

      微波的频率范围分为:

米波:波长10m→1m。频率30MHz→300MHz。

分米波:波长10dm→1dm。频率300MHz→3000MHz。

厘米波:波长10cm→1cm。频率3000MHz→30000MHz。

毫米波:波长10mm→1mm。频率3ooooMHz→300000MHz。


       沿地面传播的无线电波叫地波,又叫表面波。电波的波长越短,越容易被地面吸收,因此只有长波和中波能在地面传播。地波不受气候影响,传播比较稳定可靠。但在传播过程中,能量被大地不断吸收,因而传播距离不远。所以地波适宜在较小范围里的通信和广播业务使用。

        在无线信道通信中,频率较低的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播,有一定的绕射能力。这种传播方式成为地波传输。在低频和甚低频段,地波能够传播超过数百千米或数千千米

       沿地面传播的无线电波叫地波。当天线架设较低,且其沿地面方向为最大辐射方向时,主要是地波传播。地波传播的特点是信号比较稳定,基本上不受天气的影响,但随着电波频率的升高,传输损耗迅速增大。因此,这种方式更加适合长波的低频传输。

 

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